DE102015202130A1 - Construction kit for warehouse and warehouse arrangement - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Baukasten umfassend eine Vielzahl von in einen Lagerbauraum integrierbarer Module. Die Module umfassen eine Mehrzahl von Versorgungsmanagementmodulen zur Versorgung von Lagerkomponenten, eine Mehrzahl von Funktionsmodulen zum Messen von Lagerzustandsgrößen und/oder zum Auslösen und/oder Aktivieren vorgegebener Ereignisse unter vorgegebenen Bedingungen und eine Mehrzahl von Infrastrukturmodulen zur Realisierung von Kommunikationsaufgaben und/oder zur Speicherung und Verarbeitung vorgegebener und/oder erfasster Daten. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Lageranordnung mit einem Lager und einer Mehrzahl von an ein gemeinsames Verbindungsmedium anschließbarer Module, wobei die Module Bestandteile des erfindungsgemäßen Baukastens sind.The present invention relates to a modular system comprising a plurality of modules that can be integrated into a storage space. The modules include a plurality of supply management modules for supplying storage components, a plurality of functional modules for measuring storage state variables and / or for triggering and / or activating predetermined events under predetermined conditions and a plurality of infrastructure modules for realizing communication tasks and / or for storage and processing predetermined and / or recorded data. Furthermore, the invention also relates to a bearing arrangement with a bearing and a plurality of connectable to a common connection medium modules, wherein the modules are components of the kit according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Baukasten für Lager und eine Lageranordnung. Ein Anwendungsgebiet der Erfindung sind Sensorlager, welche beispielsweise eingesetzt werden, um in Maschinen physikalische Größen, wie Drehzahl oder Temperatur, direkt an einem Wälzlager messen zu können. The present invention relates to a construction kit for bearings and a bearing assembly. One field of application of the invention are sensor bearings which are used, for example, to be able to measure physical variables, such as rotational speed or temperature, directly on a roller bearing in machines.
Die
Die
Die derzeit bekannten Sensorlager orientieren sich zumeist an einer engen Aufgabenstellung. In der Regel soll eine bestimmte Funktionalität in einem bestimmten Bauraum untergebracht werden. Daher werden Sensorlager entwickelt, die jeweils auf einzelne oder wenige Aspekte hin optimiert sind. So sind beispielsweise Sensorlager bekannt, welche extrem schlank sind, während andere Sensorlager einen besonderen Schutz gegen elektromagnetische Beeinflussung besitzen. Die bekannten Lösungen folgen in der Regel dem Entwicklungsansatz einer singulären Aufgabenstellung. The currently known sensor bearings are usually based on a close task. In general, a specific functionality should be accommodated in a specific space. Therefore, sensor bearings are developed, which are optimized for individual or few aspects. For example, sensor bearings are known, which are extremely slim, while other sensor bearings have a special protection against electromagnetic interference. The known solutions usually follow the developmental approach of a singular task.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, unterschiedliche Lager aufwandsarm mit für die jeweilige Anwendung erforderlichen Funktionalitäten auszustatten. Des Weiteren soll auch eine Lageranordnung zur Verfügung gestellt werden, welche mit wenig Aufwand an verschiedene Anwendungen angepasst werden kann.The object of the present invention, in contrast, is to equip different bearings with little effort required for the particular application functionalities. Furthermore, a bearing arrangement is to be made available, which can be adapted with little effort to different applications.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient ein Baukasten gemäß dem beigefügten Anspruch 1. Der erfindungsgemäße Baukasten dient zur Bereitstellung von Komponenten für ein Lager. Hierfür beinhaltet der Baukasten eine Vielzahl von Modulen. Die Module können äußerst variabel miteinander kombiniert werden. Die Module umfassen eine Mehrzahl von Versorgungsmanagementmodulen zur Versorgung von Lagerkomponenten, eine Mehrzahl von Funktionsmodulen zum Messen von Lagerzustandsgrößen und/oder zum Auslösen bzw. Aktivieren vorgegebener Ereignisse unter vorgegebenen Bedingungen sowie eine Mehrzahl von Infrastrukturmodulen zur Realisierung von Kommunikationsaufgaben und/oder zur Speicherung und Verarbeitung vorgegebener und/oder erfasster Daten. Die Versorgungsmanagementmodule, die Funktionsmodule und die Infrastrukturmodule weisen bevorzugt jeweils kompatible mechanische Schnittstellen, kompatible elektrische Schnittstellen, kompatible Funktionsschnittstellen und/oder kompatible stoffliche Schnittstellen auf. Dabei handelt es sich bevorzugt um die gleichen mechanischen Schnittstellen, um die gleichen elektrischen Schnittstellen um die gleichen Funktionsschnittstellen bzw. um die gleichen stofflichen Schnittstellen. Die Versorgungsmanagementmodule sind innerhalb des Lagerbauraumes bevorzugt gegeneinander austauschbar. Die Funktionsmodule sind innerhalb des Lagerbauraumes bevorzugt gegeneinander austauschbar. Die Infrastrukturmodule sind innerhalb des Lagerbauraumes bevorzugt gegeneinander austauschbar.To solve the object of the invention is a kit according to the accompanying claim 1. The kit according to the invention serves to provide components for a warehouse. For this purpose, the kit includes a variety of modules. The modules can be extremely variably combined with each other. The modules include a plurality of supply management modules for supplying storage components, a plurality of functional modules for measuring storage state variables and / or for triggering or activating predetermined events under predetermined conditions, and a plurality of infrastructure modules for realizing communication tasks and / or for storage and processing of predefined ones and / or recorded data. The supply management modules, the functional modules and the infrastructure modules preferably each have compatible mechanical interfaces, compatible electrical interfaces, compatible functional interfaces and / or compatible material interfaces. These are preferably the same mechanical interfaces, the same electrical interfaces to the same functional interfaces or the same material interfaces. The supply management modules are preferably interchangeable within the storage space. The functional modules are preferably interchangeable within the storage space. The infrastructure modules are preferably interchangeable within the storage space.
Durch die Erfindung wird erstmalig eine Topologie für mit bestimmten Funktionalitäten ausgestattete Lager vorgegeben. Unter der Topologie eines derartigen Lagers versteht man die Anordnung von Modulen oder Komponenten innerhalb des Bauraums bzw. im Umfeld des Lagers. Im Stand der Technik wurden durch das Fehlen einer einheitlichen Topologie für mit bestimmten Funktionalitäten ausgestattete Lager alle auf derartige Lager bezogenen Entwicklungen als jeweils eigene Entwicklungsprojekte umgesetzt. Hierdurch konnten Module weder in der Hardware, noch in der Software von einem Projekt in ein anderes übernommen werden. Mögliche Synergieeffekte zwischen einzelnen Projekten wurden somit bislang nicht genutzt. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Baukastens ist somit darin zu sehen, dass durch Vorhalten verschiedener Module, welche jeweils eine spezifische Aufgabe übernehmen, eine aufwandsarme Konfiguration von mit unterschiedlichsten Funktionalitäten ausgestatteten Lagern möglich ist. Hierzu müssen lediglich die im jeweiligen Anwendungsfall benötigten Module miteinander kombiniert und in den jeweiligen Lagerbauraum eingebracht werden bzw. an der entsprechenden Stelle im Umfeld des Lagers positioniert werden. Mechanische Schnittstellen, elektrische Schnittstellen, Funktionsschnittstellen und stoffliche Schnittstellen werden erfindungsgemäß vorzugsweise derart festgelegt, dass eine optimale Kopplung der Module einer optimalen Verträglichkeit gegenübersteht. Die Module können sowohl in unterschiedlichen Lagerbaureihen als auch in unterschiedlichen Lagerbaugrößen eingesetzt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Module einzeln entwickelt werden können. Auf diese Weise reduziert sich die Komplexität der einzelnen Entwicklungsaufgaben erheblich.The invention provides for the first time a topology for bearings equipped with specific functionalities. The topology of such a bearing is understood as the arrangement of modules or components within the construction space or in the vicinity of the bearing. In the prior art, due to the lack of a consistent topology for warehouses equipped with certain functionalities, all developments related to such warehouses have been implemented as separate development projects. As a result, modules could not be transferred from one project to another in hardware or software. Potential synergy effects between individual projects have thus far not been used. A significant advantage of the modular system according to the invention is thus to be seen in the fact that by providing different modules, each of which assumes a specific task, a low-cost configuration of equipped with different functionalities camps is possible. For this purpose, only the modules required in the respective application need to be combined with each other and introduced into the respective storage space or be positioned at the appropriate location in the environment of the camp. Mechanical interfaces, electrical interfaces, functional interfaces and material According to the invention, interfaces are preferably set in such a way that optimal coupling of the modules faces optimum compatibility. The modules can be used both in different bearing series and in different bearing sizes. Furthermore, it is advantageous that the modules can be developed individually. In this way, the complexity of the individual development tasks is reduced considerably.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Gruppe der Versorgungsmanagementmodule mindestens ein Modul zur Versorgung von Sensorlagerkomponenten mit elektrischer Energie. Vorzugsweise sind im Baukasten verschiedene Versorgungsmanagementmodule zur Versorgung von Sensorlagerkomponenten mit elektrischer Energie enthalten. Dies sind bevorzugt ein Spannungsversorgungsmodul, ein Akkumulatormodul, ein Batteriemodul, ein Kondensatormodul, ein Energiemanagementmodul, ein Energy-Harvesting-Modul, ein Generatormodul, ein Signal- und Energiedurchleitmodul und/oder ein Energieschnittstellenmodul für externe Geräte. According to an advantageous embodiment, the group of supply management modules comprises at least one module for supplying sensor bearing components with electrical energy. Preferably, various supply management modules for supplying sensor bearing components with electrical energy are included in the construction kit. These are preferably a power supply module, an accumulator module, a battery module, a capacitor module, a power management module, an energy harvesting module, a generator module, a signal and energy transfer module and / or an external device power interface module.
Die Gruppe der Versorgungsmanagementmodule umfasst vorzugsweise mindestens ein Versorgungsmanagementmodul zum Versorgen von Sensorlagerkomponenten mit Schmierstoff. Hierzu gehören bevorzugt ein Fettdepot- oder Öldepotmodul sowie ein Additivmodul, aus welchen dem Lager bei Bedarf Schmierstoff zugeführt werden kann.The group of supply management modules preferably includes at least one supply management module for supplying sensor storage components with lubricant. These preferably include a grease depot or oil depot module and an additive module, from which lubricant can be supplied to the bearing if required.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Baukasten Funktionsmodule zum Messen von Lagerzustandsgrößen, wie Drehzahl, Temperatur, Kraft, Drehwinkel, Beschleunigung und Schmierstoffqualität. Des Weiteren kann der Baukasten auch Funktionsmodule zum Ansteuern von Schmierstoffpumpen (Pumpenmodul) bzw. Anzeigeeinheiten (Meldungsmodul, beispielsweise Lautsprecher) umfassen. Zur Gruppe der Funktionsmodule gehört auch ein Servicemodul, welches unter vorgegebenen Bedingungen entsprechende Aktivitäten auslöst.According to an advantageous embodiment, the modular system comprises functional modules for measuring bearing state variables, such as rotational speed, temperature, force, angle of rotation, acceleration and lubricant quality. Furthermore, the modular system can also include functional modules for controlling lubricant pumps (pump module) or display units (message module, for example loudspeakers). The group of function modules also includes a service module which triggers corresponding activities under predefined conditions.
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, den Baukasten mit mindestens einem Infrastrukturmodul zur elektrischen Anbindung der Module an ein Verbindungsmedium auszustatten. Dies ist bevorzugt ein Schnittstellenmodul, welches die elektrische Schnittstelle an die jeweilige Umgebung anpasst, zum Beispiel 4 mA bis 20 mA oder Ethernet. Zu den im Baukasten vorzugsweise enthaltenen Infrastrukturmodulen zählen weiterhin ein Funkmodul, ein RFID(radio-frequency identification)-Modul, ein NFC(Near Field Communication)-Modul, ein Speichermodul, ein Kabelmodul, ein Identifikationsmodul sowie ein Betriebsstundenmodul. Im Speichermodul können beispielsweise die von den Funktionsmodulen erfassten Messdaten gespeichert werden. Außerdem kann das Speichermodul auch zum Speichern von Referenzdaten dienen.It has proven to be useful to equip the kit with at least one infrastructure module for electrical connection of the modules to a connection medium. This is preferably an interface module which adapts the electrical interface to the respective environment, for example 4 mA to 20 mA or Ethernet. The infrastructure modules preferably contained in the kit further include a radio module, a radio-frequency identification (RFID) module, an NFC (Near Field Communication) module, a memory module, a cable module, an identification module and an operating hours module. In the memory module, for example, the measurement data acquired by the function modules can be stored. In addition, the memory module can also serve for storing reference data.
Die Module sind bevorzugt für ein Wälzlager vorgesehen, sodass sie zumindest teilweise in einen Wälzlagerbauraum integrierbar sind. Grundsätzlich können die Module für Linearlager oder für rotative Lager vorgesehen sein.The modules are preferably provided for a rolling bearing, so that they are at least partially integrated into a rolling bearing space. In principle, the modules can be provided for linear bearings or rotary bearings.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient weiterhin auch eine Lageranordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 9.To solve the object of the invention also serves a bearing assembly according to the accompanying claim. 9
Die erfindungsgemäße Lageranordnung beinhaltet ein Lager und eine Mehrzahl von an ein gemeinsames Verbindungsmedium anschließbarer Module. Die Module sind Bestandteile des bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Baukastens. Die Module sind bevorzugt Bestandteile einer der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Baukastens.The bearing assembly according to the invention includes a bearing and a plurality of connectable to a common connection medium modules. The modules are components of the modular construction according to the invention already described. The modules are preferably components of one of the preferred embodiments of the modular construction according to the invention.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verbindungsmedium ein Bussystem. Das Verbindungsmedium kann auch ein drahtgebundenes Bussystem sein.According to an advantageous embodiment, the connection medium is a bus system. The connection medium may also be a wired bus system.
Die Module der Lageranordnung können im Bedarfsfall mit außerhalb des Lagers befindlichen Systemen gekoppelt werden. Beispielsweise kann eine Ankopplung einzelner Module an externe Energieversorgungssysteme bzw. externe Einrichtungen zur Datenverarbeitung- und Datenauswertung erfolgen.If necessary, the modules of the bearing arrangement can be coupled with systems located outside the bearing. For example, a coupling of individual modules to external power supply systems or external devices for data processing and data evaluation can take place.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten einzigen Figur näher erläutert. A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying single FIGURE.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung der Topologie einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lageranordnung umfasst ein Lager (nicht dargestellt) und eine Anzahl von in den Bauraum des Lagers integrierter bzw. im Umfeld des Lagers angeordneter Module. The figure shows a schematic representation of the topology of a preferred embodiment of a bearing arrangement according to the invention. This embodiment of the bearing assembly according to the invention comprises a bearing (not shown) and a number of integrated in the space of the bearing or arranged in the vicinity of the bearing modules.
Der Darstellung kann entnommen werden, dass die Module in drei Gruppen zusammengefasst werden können. So gibt es zum einen die Gruppe der Versorgungsmanagementmodule. Zu dieser Gruppe zählen Module zur Versorgung von Lagerkomponenten mit elektrischer Energie, wie beispielsweise ein Spannungsversorgungsmodul, ein Akkumulatormodul, ein Batteriemodul, ein Kondensatormodul, ein Energiemanagementmodul, ein Energy-Harvesting-Modul, ein Generatormodul, ein Signal- und Energiedurchleitmodul sowie ein Energieschnittstellenmodul für externe Geräte. Es ist darauf hinzuweisen, dass im Lager nicht sämtliche genannte Module Verwendung finden, sondern nur die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Module.The illustration shows that the modules can be grouped into three groups. So there is the group of supply management modules. Included in this group are modules for powering bearing components with electrical energy, such as a power module, an accumulator module, a battery module, a capacitor module, a power management module, an energy harvesting module, a generator module, a signal and power pass module, and an external power interface module Equipment. It should be noted that not all the modules mentioned are used in the warehouse, but only the modules required for the respective application.
Eine weitere Modulgruppe sind Funktionsmodule, welche zum Messen von Lagerzustandsgrößen und/oder zum Auslösen und/oder Aktivieren vorgegebener Ereignisse unter vorgegebenen Bedingungen dienen. Hierzu gehören beispielsweise ein Drehzahlmodul, ein Temperaturmodul, ein Kraftmodul, ein Drehwinkelmodul, ein Beschleunigungsmodul, ein Schmierstoffqualitätsmodul, ein Pumpenmodul, ein Servicemodul sowie ein Meldungsmodul. Auch hier sind selbstverständlich nicht sämtliche genannte Module vorhanden, sondern nur die jeweils benötigten.Another module group are functional modules which serve to measure bearing state variables and / or to trigger and / or activate given events under given conditions. These include, for example, a speed module, a temperature module, a force module, a rotation angle module, an acceleration module, a lubricant quality module, a pump module, a service module and a message module. Of course, not all of these modules are available, but only the respective required.
Die dritte Modulgruppe umfasst Infrastrukturmodule, welche zur Realisierung von Kommunikationsaufgaben und/oder zur Speicherung und Verarbeitung vorgegebener und/oder erfasster Daten dienen. In diese Gruppe sind nachfolgend genannte Module eingeordnet: ein Funkmodul, ein RFID-Modul, ein NFC-Modul, ein Speichermodul, ein Schnittstellenmodul, ein Kabelmodul, ein Identifikationsmodul sowie ein Betriebsstundenmodul. Wie bei den anderen Modulgruppen werden auch hier in der Regel nicht alle möglichen Infrastrukturmodule gleichzeitig verwendet.The third module group comprises infrastructure modules which serve for the realization of communication tasks and / or for the storage and processing of given and / or acquired data. The following modules are classified in this group: a radio module, an RFID module, an NFC module, a memory module, an interface module, a cable module, an identification module and an operating hours module. As with the other module groups, not all possible infrastructure modules are used here at the same time.
Die Module sind an eine gemeinsame Verbindungsebene angeschlossen. Über die Verbindungsebene findet ein Austausch von Stoffen, Informationen und/oder Energie zwischen den einzelnen Modulen statt. Die Versorgungsmanagementmodule können mit externen Systemen, wie beispielsweise Energieversorgungssystemen in Verbindung stehen. Hierbei findet ein Austausch von Stoffen, Informationen und Energie von den externen Systemen in Richtung Versorgungsmanagementmodule statt.The modules are connected to a common connection level. At the connection level there is an exchange of substances, information and / or energy between the individual modules. The supply management modules may be in communication with external systems, such as power systems. An exchange of substances, information and energy takes place from the external systems towards supply management modules.
Die Funktionsmodule stehen in Kontakt mit bestimmten Targets (Zielpunkte). So ermitteln die Sensoren ihre Messdaten an vorgegebenen Messpunkten. Aktoren lösen bestimmte Aktivitäten unter vorgegebenen Bedingungen an bestimmten Punkten aus. The function modules are in contact with certain targets (target points). This is how the sensors determine their measuring data at given measuring points. Actuators trigger certain activities under specified conditions at certain points.
Die Infrastrukturmodule sind verbunden mit externen Systemen, mit welchen sie Stoffe, Informationen und Energie austauschen können. Das Speichermodul kann beispielsweise mit einer externen Datenverarbeitungseinheit verbunden sein.The infrastructure modules are connected to external systems with which they can exchange substances, information and energy. The memory module can be connected to an external data processing unit, for example.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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